JP3396705B2 - 一次止血における血小板の機能を測定する方法および装置 - Google Patents
一次止血における血小板の機能を測定する方法および装置Info
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Description
板の機能を測定する方法および装置に関する。
に2つの連続して機能するメカニズムからなるメカニズ
ムである。「一次止血」は出血の直ちの阻止しそして損
傷された血管表面または露出した組織上の循環する血小
板の局在化および凝集および引き続く血栓の形成により
引き起こされ、「二次止血」は出血の長期間の阻止を行
いそして究極的にフィブリンの形成を生ずる1連の酵素
反応により引き起こされる。
手術、出産、侵入性診断および治療的処置ならびに外傷
において生命を脅かすようになりうる出血の傾向に関連
する症状である。従って、一次止血の程度の評価は非常
に臨床上重要である。
かの手順が使用されてきている。1つの手順は「出血時
間の試験(the bleeding time te
st)」と呼ばれ、一次止血を測定する最も普通の臨床
的試験であり、試験した被検者の腕の中にコントロール
された切断を誘発し、そして出血が阻止されるまでの時
間を測定することによって実施される。この手順は比較
的低い臨床的関連性を有する。なぜなら、それは一次止
血における重大な異常のみを同定できるにすぎないの
で、正常の被検者と一次止血がわずかに欠陥のある被検
者とを区別することができないからである。さらに、こ
の方法は標準化することが事実上不可能である。なぜな
ら、出血の時間が切断の正確な大きさおよび位置ならび
に静脈および動脈の血圧に強く依存するからである。
(Born G.V.R.、Nature、194、9
27−929(1962)に従い、血小板に富んだ血漿
(PRP)中で濁り度測定装置を使用して実施される。
濁り度測定の1つの欠点は、PRPの使用が遠心および
他の血球からの血小板の分離を必要とし、これらの操作
は血小板の性質および挙動を変更することがあるという
ことである。濁り度測定法の他の欠点は、それが時間を
消費しかつ労力を要するということである。最後に、こ
のような試験の評価は、血漿中の脂質のレベルにより影
響を受けるPRPの光学的品質により制限される。
験された(Riess H.、Am.J.Clin.P
athl.85、50−56(1986))。この技術
に従うと、血小板の凝集は血液試料の中に配置された2
つの電極を横切るインピーダンスの増加により測定され
た。しかしながら、この技術ならびに前述の濁り度測定
技術において、血小板の凝集は人工的試薬により誘発さ
れ、結局凝集の測定条件は明瞭に非生理学的であった。
暴露し、そして血小板の凝集をこれらの条件下に測定す
ることを必要とする。このような試験における剪断力
は、回転部材が円筒形容器内で回転する円錐−板型装置
によるか、あるいは流体の連続的流れを生成することが
できる種々の特殊化された手段により誘発された(Ti
ppe A.ら、Thrombosis Res.6
7:407−1240(1991));Fukiyam
a M.ら、Thrombosis Res.64:2
53−260(1989))。一般にPRPを使用して
実施される、このような試験において、剪断誘発付着が
試験容器の表面上に起こった。このような条件下の人工
的マトリックスへの血小板の付着の生理学的意味は問題
を生じ、そしてこの手順は事実非常にしばしば臨床的に
有意な結果を提供することができない。さらに、前述の
刊行物の中に開示されている手順のいくつかにおける剪
断力を生成する手段はしばしば複雑かつ経費がかかるの
で、この手順は日常的臨床手順として不適当である。
だ血漿(PRP)中で細胞外マトリックス(ECM)へ
の血小板の付着の測定を必要とする(Vlodvks
y、I.ら、Thrombosis Researc
h、18、179−191(1983))および全血中
で(Lavee J.ら、The Journal o
fThoracic and Cardiovascu
lar Surgery、97(2)、204−21
2、(1989))。
止血における血小板の機能を評価する簡便で新規な方法
および装置を提供することである。
たはその血小板含有画分である試料を獲得し、そして必
要に応じてそれを血液凝固を阻止するために十分な量の
抗凝固剤と混合し、(b)(a)において得られた試料
を、平の底を有しそして内表面がそれへの血小板の付着
および凝集を誘発することができる基質で被覆されてい
る容器の中に導入し、(c)前記調製物を容器の内側で
回転することにより剪断力を前記表面において発生さ
せ、そして(d)付着した血小板のパラメーターであっ
て、付着した血小板の量、凝集物の大きさ、凝集物の形
態、凝集物で被覆された合計の面積および付着した血小
板または凝集物および/または前記物質の分布から成る
群より選択されるパラメーターを測定する、ことからな
る一次止血における血小板の機能を測定する方法を提供
する。
M)、それへの血小板の付着および凝集を誘発すること
ができるその活性成分または任意の他の天然もしくは人
工的に生産された物質であることができる。
る内皮細胞、例えば、角膜または血管の内皮細胞により
生産されるマトリックスである。ECMは細胞を前記容
器の内側で培養し、次いでECMの生産後に細胞を取り
出すことによって生産することができる(Gospod
arowicz Dら、Endocr.Rev.1、2
01−207(1980))。さらに、ECMを使用す
るよりむしろ、表面を、また、一次止血を誘発すること
ができるその種々の成分または人工的に生産された類似
体、例えば、基底膜のマトリックス(例えば、MATR
IGEL(商標)、フロー・ラボラトリーズ・インコー
ポレーテッド、米国;KleinmanH.ら、Bio
chemistry、25、312−318(198
6))、種々のタイプの原線維性および非原線維性のコ
ラーゲン、フォン・ウィブランド(von Wille
brand)因子、フィブロネクチンなどにより被覆す
ることができる。
使用を参照して説明するが、これは便利さを目的として
のみなされそして他のマトリックス、例えば、前記活性
成分または類似体から成るマトリックスを等しく使用で
きることを理解すべきである。
べてのその細胞成分を含む血液であるか、あるいは血小
板に富んだ血漿(PRP)であることができる。試料は
必要に応じて抗凝固剤と混合し、この抗凝固剤は二次止
血のメカニズムの影響を中和するために添加される。抗
凝固剤はこの分野において知られている任意の抗凝固
剤、例えば、クエン酸三ナトリウム、ヒルジン、ヘパリ
ンなどであることができる。
はある数の手段により誘発することができる。本発明の
1つの態様に従えば、剪断力は容器の回転により発生さ
れる。本発明に従い好ましい、本発明の他の態様に従え
ば、容器を静止させ、そして流体の回転を容器の内側の
回転要素により発生させる。この態様に従う容器は好ま
しくは円筒形である。
くは円筒形である。このような場合において、血小板に
作用する剪断力は容器の中央から周辺に向かって徐々に
増加する。この態様は、例えば、単一の試験において、
変化する条件下に一次止血を評価しようとするとき、有
用である。剪断力がこのような場合において比較的低い
ECMで被覆された中央、および剪断力が比較的より高
い周辺における、血小板の付着および凝集の差は、血小
板が異なる剪断力に暴露される種々の血管の中の一次止
血における血小板の機能の差の指標を提供することがで
きる。
を有する底部分を有し、例えば、「円錐−板型」装置で
ある(Ikedaら、J.Clin.Invest.8
7、1234−1240(1991))。このような装
置において、円錐の底、傾斜した面は水平からある角
度、例えば、約3°までの角度をなし、この角度はその
中央と周辺との間の要素により回転される流体の速度の
差の影響を本質的に中和し、こうして容器のECMで被
覆された底表面上に発生する剪断力が表面全体を通じて
(そこに存在する境界線の条件による極端な周辺を除外
する)本質的に等しいように計算される。こうして、こ
の態様に従い、ECMで被覆された表面への血小板の付
着および凝集は、それらの位置に無関係に血小板へ作用
する本質的に均一な剪断力の結果である。
10秒〜10分間、例えば、約2分間、例えば、50〜
3000sec-1、好ましくは100〜2000sec
-1の範囲であることができる剪断力において回転する。
ある数のそれ自体知られている手段、例えば適当な、染
色後光学顕微鏡を使用する光学的検査により、走査型電
子顕微鏡の使用により、光の吸収または透過の変化の測
定などにより測定される。この測定は、また、種々の画
像解析系(IAS)を使用する画像解析を含むことがで
きる。
態様に従う方法を実施するための装置を提供する。この
装置は、平の底の容器、および容器内の回転要素からな
る。容器の底の内表面は前記基質で被覆されている。
たように倒立円錐の形状を有する底部分を有する。
段により、例えば、回転ローターへの直接の機械的カッ
プリングによるか、あるいは外部の推進手段(「磁気撹
拌機」)への磁気的カップリングにより推進することが
できる。
される状態は血管の中に存在する生理学的状態に密接に
類似するので、本発明は生理学的意味を有する結果を生
ずる方法で一次止血を評価する手段を提供する。さら
に、本発明は比較的簡単なかつ安価な計装の使用により
実施することができる。
の一次止血の症状、ならびに血栓症の危険を増加する、
病理学的に高い速度の一次止血の症状の両者を測定する
ために適当である。
するいくつかの非限定的態様により説明する。
の1つの態様に従う装置の概略的表示である。本発明に
よる装置は、円筒形容器11および回転要素12からな
る円錐−板型装置、倒立円錐の形状を有する底部分13
からなる。回転要素12は内側で磁気撹拌棒14を保持
する。要素12の上の部分15はストッパー16内に保
持されており、これにより要素12は容器11内のスト
ッパーから懸垂されており、そして自由に回転すること
ができる。容器11の底表面17はECM18により被
覆されている。装置10は磁気撹拌装置19上に配置さ
れている。
抗凝固剤と混合し、容器11の中に導入し、次いでスト
ッパー16は要素12を懸垂して容器上に配置されてお
り、その作動は回転する磁場を発生させ、この磁場は要
素12を回転させる。従って、剪断力はECMで被覆さ
れた表面18上に発生し、これは表面全体を通じて本質
的に一定である。
価 正常のボランティアあるいはグランツマン血小板無力症
(GT)、フォン・ウィブランド病(vWD)、無繊維
素原血症(AF)および他の規定されない異常を包含す
る止血疾患を有する患者から全血を集めた。また、血栓
症の素因をもつ明らかに増加した一次止血を有する冠状
バイバス前の患者から血液試料を集めた。
酸ナトリウムの0.38%を添加した。
ウム処理した血液を、ブロッカーまたはそれらの対照と
予備インキュベーションするか、あるいはしないで前述
の装置に添加した。
とによって、試料を低いまたは高い剪断力に2分間暴露
した:低い剪断力について、試料を100〜200rp
mの速度で回転し、そして高い剪断力について、試料を
1000〜2000rpmの速度で回転した。特定の設
定において、回転速度(rpm)は適用した剪断力(s
ec-1の単位)に正確に対応した。
浄し、そしてECM上への付着および凝集のレベルの評
価は、走査型電子顕微鏡(SEM)下の検査により実施
した。
0sec-1)および高い(h)剪断力(1000sec
-1)下に試験した正常の血液試料のSEM写真を示す。
理解することができるように、正常の血液は使用した両
者の剪断力において付着/凝集の再現性あるモードを示
した。
止血メーターで試験したとき、付着および凝集の両者の
速度における明瞭な減少が観察された。次はこのような
試験のいくつかの例である:グランツマン血小板無力症
(GT)(第3図)− 低い(l)および高い(h)両
者の剪断力において凝集物の形成の完全な欠如が存在
し、そして単一の付着した血小板はわずかに部分的に広
がり、多少の偽足の形成を示した。
図)− 低い(l)および高い(h)両者の剪断力条件
において凝集物の形成は存在せず、そして付着した血小
板は部分的広がりを示している(プラスチック表面上の
正常の血小板の広がりに匹敵する)。
使用する生体内または生体外の処置により部分的に補正
することができた(データは示されていない)。
繊維素原血症は、単一の付着した血小板の多少の偽足の
形成を伴うECMとの病理学的相互作用を表す。低い
(l)剪断条件の実験において凝集の形成はまったく発
見されなかったが、高い(h)剪断力を適用したとき、
明確な凝集が存在した。これらのデータは、高い(h)
剪断条件(これは動脈の条件に相当する)において、v
WFが血小板とECMおよび血小板−血小板の相互作用
を仲介する主要な相互作用のリガンドであるという概念
と一致した。
− vWFブロッカーとして働くvWF断片(vWF
f)およびインテグリンレセプターのブロッカーである
アルギニン−グリシン−アスパラギン−セリンのテトラ
ペプチド(RGDS)の両者を、それぞれ、4μMおよ
び15μMの濃度で、本発明の装置における剪断力条件
下に適用すると、血小板とECMとの病理学的相互作用
が発生した。特定のレセプターのブロッカーの作用は、
それぞれ、対応した疾患vWDおよびGTに匹敵した。
定量的評価 下に示すように変化する程度の剪断速度において第1図
に表す装置を使用して、クエン酸塩処理した全血中の正
常の血小板をECM上に循環させた。剪断作用は15秒
から5分までの範囲の種々の時間の間適用した。
て染色した後光学顕微鏡で検査し、次いでIASにより
解析した。この系において評価することができたパラメ
ーターは、次のものを包含した: (i)付着した血小板凝集物により被覆された合計の面
積の%(これは下に示すグラフに表面被覆%として示
す); (ii)観察された物体の平均大きさ(下のグラフに
「平均粒子大きさとして示す); (iii)単一の付着した/広がった血小板の%(5〜
6μm2の平均面積) (iv)血小板凝集物の%(14μm2より大きい平均
面積を有する凝集物)。
示す:正常の被検者(A)、フォン・ウィブランド病に
悩む被検者(B)およびグランツマン血小板無力症に悩
む被検者(C)。疾患を有する被検者において見ること
ができるように、単一の付着した血小板%(ヒストグラ
ムにおける第1欄)を除外して、すべての上の4つのパ
ラメーターにおいて劇的な減少が存在した。
ら得られた結果を、次の表1に要約する:
正常と対照との間の差はすべての試験したパラメーター
において明らかであり、そして観測された変化は低い
(100sec-1)または高い(1500sec-1)剪
断速度の適用後に明らかである。
時的血小板付着を第8図に示す。理解できるように、表
面被覆および粒子大きさの増加の両者により証明される
ように、付着は経時的に進行する。さらに、理解できる
ように、両者の剪断速度において、表面被覆の百分率な
らびにECM結合粒子の平均大きさ(平均粒子大きさ)
の時間に依存する増加が存在した。平均凝集物大きさに
おける表面被覆の最大値は、低いおよび高い両者の剪断
速度の条件において2分の血液循環後に得られた。
としてECM上の血小板付着速度(表面被覆%および平
均粒子大きさ)を第9図に示す。理解できるように、1
00〜1000sec-1の剪断速度の間において表面被
覆の百分率または平均凝集物大きさにおける有意の変動
は存在しない。しかしながら、1500sec-1におい
て、両者のパラメーターの有意な増加を観察することが
できる。
づいて、最適な条件を選択することができる:約2分の
循環時間、これは高いおよび低い両者の剪断速度におい
て最大の表面被覆および最大の平均凝集物大きさを達成
するために十分であることが発見された;低い剪断速度
として100sec-1および高い剪断速度として150
0sec-1の選択。
をECM上に2分間循環させた。両者の剪断速度におい
て、血小板はこのECM上に付着かつ凝集した。しかし
ながら、凝集物の程度は高い剪断速度において有意によ
り高かった。高い剪断速度における全血とECMとのイ
ンキュベーションは、低い剪断速度下に見いだされるも
のより非常に大きい凝集物を生じた(表9および表I参
照)。高い剪断速度において形成した大きい凝集物の百
分率は37.0%±6.54%であったが、これに対し
て低い剪断速度におけるそれは12.83%±3.25
%であった。高い剪断速度における血小板凝集のより高
い程度は、また、ECM結合粒子のより大きい平均大き
さ(高い剪断速度における42.26±11.78μm
2;低い剪断速度における24.06±2.34μm2)
ならびに表面被覆のより高い百分率により反映された
(表I参照)。
取したクエン酸塩処理した全血のECM上のインキュベ
ーションは、高いおよび低い両者の剪断速度において凝
集なしの制限された血小板の付着を生じた(第3図およ
び第4図、ならびに表I)。低いおよび高い両者の剪断
速度において、表面被覆、ならびにECM結合粒子の平
均大きさは、対応する正常の対照の値に比較して、vW
DおよびGTの両者の試料において大きく減少した。v
WDおよびGTの両者の試料は、高い剪断速度の条件を
適用したとき、表面被覆の顕著な減少を示した。
欠乏血液中の血小板は凝集物の形成なしにECMへの付
着を示した(第5図および表I参照)。対照的に、高い
剪断速度において、付着および凝集の両者を観察するこ
とができた高い剪断速度の条件下に。無繊維素原血症の
血液から得られたECM上の血小板のパラメーターは、
低い剪断速度における対照試料において観察されたもの
に非常に類似した(表I参照)。これらの発見は、血小
板の凝集はフィブリノゲンの存在下に高い剪断速度の条
件下に起こることができるが、低い剪断速度の条件下に
起こることができないことを示す従来の報告と一致す
る。
定する本発明の方法の可能性は第10図に示されてい
る。この図面は、正常の被検者(中央のパネル)、アス
ピリン治療下の患者(下のパネル)および冠状動脈の血
管形成前の患者(上のパネル)のIAS評価を示す。理
解できるように、異なる患者の間のすべてのパラメータ
ーにおける明瞭な差が存在し、冠状心臓疾患の患者にお
けるより高い付着および凝集速度およびアスピリン処置
された患者における付着の減少を示唆する。
す。
である試料を獲得し、そして必要に応じてそれを血液凝
固を阻止するために十分な量の抗凝固剤と混合し、 (b)(a)において得られた試料を、平の底を有し、
内表面はそれへの血小板の付着および凝集を誘発するこ
とができる基質で被覆されている容器の中に導入し、 (c)前記調製物を容器の内側で回転することにより剪
断力を前記表面において発生させ、そして (d)付着した血小板のパラメーターであって、付着し
た血小板の量、凝集物の大きさ、凝集物の形態、凝集物
で被覆された合計の面積および付着した血小板または凝
集物および/または前記物質の分布から成る群より選択
されるパラメーターを測定する、ことからなる一次止血
における血小板の機能を測定する方法。
板の付着および凝集物を誘発することができるその活性
成分である、上記1の方法。
が、基底膜のマトリックス、種々のタイプの原線維性お
よび非原線維性のコラーゲン、フォン・ウィブランド因
子およびフィブロネクチンから選択される、上記2の方
法。
のいずれか1つの方法。
有する、上記1〜3のいずれか1つの方法。
施するための装置。
容器内に配置された回転要素からなり、前記容器の底の
内面はそれへの血小板の付着および凝集物を誘発するこ
とができる基質でライニングされている、上記6の装
置。
上記7の装置。
を通して発生した剪断力が本質的に等しいように、円錐
の角度が調節されている、円錐−板型装置である、上記
8の装置。
小板の付着および血小板の凝集を誘発しうるECMの活
性成分である上記6〜9のいずれかに記載の装置。
が、基底膜のマトリックス、種々のタイプの原線維性お
よび非原線維性のコラーゲン、フォン・ウィブランド因
子およびフィブロネクチンから選択される、上記10の
装置。
(生物の形態)を描写する拡大図に代わる走査型電子顕
微鏡(SEM)写真である(倍率:×745)。
のECMに付着した凝集物の形成(生物の形態)を描写
する拡大図に代わるSEM写真である(倍率:×74
5)。
ECMに付着した凝集物の形成(生物の形態)を描写す
る拡大図に代わるSEM写真である(倍率:×100
0)。
付着した凝集物の形成(生物の形態)を描写する拡大図
に代わるSEM写真である(倍率:1−×100;h−
×1700)。
テグリンレセプターのブロッカーを供給した試験した血
液試料中のECMに付着した凝集物の形成(生物の形
態)を描写する拡大図に代わるSEM写真である(倍
率:vWFf−×745;RGD−×1500)。
に悩む被検者(B)およびグランツマン血小板無力症に
悩む被検者(C)からの血液のECMに付着した血小板
凝集物の大きさ、それらの画像解析により得られた代表
的な結果の粒子の大きさのヒストグラムを示す。
0sec−1)の剪断条件下のインキュベーション時間
の関数としてのECM表面上に付着した血小板粒子(単
一のまたは凝集した)の表面の被覆および平均凝集物大
きさを示す。
た血小板粒子(単一のまたは凝集した)の表面の被覆お
よび平均凝集物の大きさを示す。
(A)、正常の被検者からの血液(B)およびスペリン
(asperin)治療下の患者からの血液(C)から
ECM表面上に付着した血小板粒子の表面の被覆および
平均凝集物の大きさを示す。
Claims (12)
- 【請求項1】 (a)全血またはその血小板含有画分で
ある試料を獲得し、 (b)(a)において得られた試料を、平らな底を有
し、内表面はそれへの血小板の付着および凝集を誘発す
ることができる基質で被覆されている容器の中に導入
し、 (c)前記試料を容器の内側で回転することにより剪断
力を前記表面において発生させ、こうして前記内表面へ
の血小板の付着および血小板の凝集を起こし、そして (d)付着および凝集した血小板のパラメーターであっ
て、付着した血小板の量、凝集物の大きさ、凝集物の形
態、凝集物で被覆された総面積および付着した血小板ま
たは凝集物の分布から成る群より選択されるパラメータ
ーを測定する、ことからなる一次止血における血小板の
機能の測定方法。 - 【請求項2】 前記基質が細胞外マトリックスまたはそ
れへの血小板の付着および血小板の凝集を誘発すること
ができるその活性成分である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記基質が細胞外マトリックスの前記活
性成分であり、前記活性成分が基底膜マトリックス、種
々のタイプの原線維性および非原線維性のコラーゲン、
フォンビルブラント因子およびフィブロネクチンから選
択される、請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記容器が、その中に配置された円筒形
回転要素を有するものである請求項1〜3のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項5】 前記容器が、その中に配置された回転要
素であって、倒立円錐の形状の底部分を有するものであ
る請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 試料が容器の中に導入する前に血液凝固
を阻害するのに十分な量の抗凝固剤と混合される請求項
1〜5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 液体を受容することのできる平らな底を
有する容器および前記容器内に配置された回転要素を備
えており、かつ前記容器の底の内表面がそれへの血小板
の付着および血小板の凝集を誘発することができる基質
でライニングされていることを特徴とする一次止血にお
ける血小板の機能を測定するための装置。 - 【請求項8】 回転要素が本質的に円錐形を有する請求
項7記載の装置。 - 【請求項9】 円錐回転要素の角度が、前記要素の回転
運動の間に、容器の底内面を通して発生した剪断力が本
質的に等しいように調節されている請求項8記載の装
置。 - 【請求項10】 前記基質が細胞外マトリックスまたは
それへの血小板の付着および血小板の凝集を誘発するこ
とができるその活性成分である請求項7〜9のいずれか
に記載の装置。 - 【請求項11】 前記細胞外マトリックスの活性成分が
基底膜マトリックス、種々のタイプの原線維性および非
原線維性のコラーゲン、フォンビルブラント因子および
フィブロネクチンから選択される請求項10記載の装
置。 - 【請求項12】 請求項1記載の方法を実施するための
請求項7〜11のいずれかに記載の装置。
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